(57)【要約】【課題】鉛入り半田を使用するプリント基板との識別が容易なプリント基板及びプリント基板の製造方法並びにプリント基板の識別方法を提供することを課題とする。【解決手段】プリント基板１の表面またはプリント基板１に実装する部品２の表面に感熱変化物質３を取り付ける。また、プリント基板１の表面またはプリント基板１に実装する部品２の表面に感熱変化物質３を取り付けた後、半田付けを行う。さらに、プリント基板１の表面またはプリント基板１に実装する部品２の表面に感熱変化物質３を取り付けた後で半田付けを行うことにより上記の課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板の表面またはプリント基板に実装する部品の表面に感熱変化物質を取り付けたことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
プリント基板の表面またはプリント基板に実装する部品の表面に感熱変化物質を取り付けた後で半田付けを行うことを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項３】
プリント基板の表面またはプリント基板に実装する部品の表面に感熱変化物質を取り付けた後で半田付けを行うことにより鉛フリー半田対応プリント基板と鉛入り半田対応プリント基板とを識別することを特徴とするプリント基板の識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板及びプリント基板の製造方法並びにプリント基板の識別方法に関し、特に鉛フリー半田を使用したプリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板との識別を容易にすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パソコン・ＡＶ機器等の一般需要者向電子機器や産業用電子機器を含むほとんどすべての電子機器に使用されるプリント基板に電子部品を半田付けする際には、錫と鉛の共晶合金である鉛入り半田（Ｐｂ−Ｓｎ共晶半田）が用いられていた。この鉛入り半田は融点が低く取り扱い易いこと、価格が安価であること等々、半田として極めて優れた合金であり広く用いられている。その一方、この鉛入り半田は鉛を含むことから毒性があり、使用済み電子機器の不法投棄などにより環境汚染の原因ともなっている。
【０００３】
電子機器についてもリユース・リサイクル化が推進されているものの、すべての電子機器を完全にリユース・リサイクルすることは事実上不可能であり、使用済みの電子機器が自然環境中にそのまま不法廃棄される場合もあり得る。そのような場合には鉛入り半田に含まれる鉛成分が土壌や地下水を汚染することになり、流水や地下水を介して飲用水に混入した鉛成分が人間や動物の体内に入る恐れがある。そして、最終的には人体や動物の健康を損なう危険性がある。
【０００４】
かかる事情を反映して、鉛を含む人体に有害な物質を電子機器に使用することの規制が強まってきた。例えば欧州共同体では、電子機器に含まれる特定有害物質の使用を制限する ＲｏＨＳ（ Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment ）指令が制定され、２００６年７月１日から発効することとなっている。このＲｏＨＳ指令は、電子機器を廃棄する段階における有害物質の取り扱いを規制するものではなく、電子機器が市場に投入される段階における有害物質の取り扱いを規制するものである。ＲｏＨＳ指令によれば、水銀やカドミウム等とともに鉛の使用も規制されている。
【０００５】
すなわち、ＲｏＨＳ指令に対応した電子機器であるためには、電子部品をプリント基板に実装する半田付け作業の際に鉛入り半田を使用することはできず、鉛を含まない半田、いわゆる鉛フリー半田を使用する必要がある。このような事情に鑑み、すでに鉛成分を含まない鉛フリー半田が販売されている。例えば主成分としての錫（Ｓｎ）に、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）等を添加した鉛フリー半田がある。
【０００６】
鉛フリー半田は鉛成分を含まないことから環境には優しい材料であるが、その一方、鉛入り半田に較べると融点が高く、従来の鉛入り半田を使用した半田付け作業とは異なる製造工程が必要になる。また、融点が高いことに起因して鉛フリー半田に使用する電子部品やプリント基板は、従来の鉛入り半田を使用する場合と異なる仕様が要求される。したがって、鉛入り半田を使用するプリント基板の実装作業と、鉛フリー半田を使用するプリント基板の実装作業とでは、異なる作業工程が要求されることになる。
【０００７】
ここで、自然環境に与える悪影響を考慮すれば、将来的にはすべての電子機器の半田に鉛フリー半田を使用することが好ましいが、現実問題として、短期間にすべての電子機器の半田を鉛フリー半田に切り替えることは不可能である。したがって、電子機器製造業においては、今後とも相当長期間にわたって鉛フリー半田と鉛入り半田が併用されることになる。
【０００８】
しかし、同一の電子機器について、鉛フリー半田を使用したプリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板が併存して製造される場合、目視による外観観察では鉛フリー半田を使用したプリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板とを識別することは困難である。このような事情から、従来は鉛フリー半田を使用するプリント基板と鉛入り半田を使用するプリント基板とを識別するため、基板表面にエッチングやシルク印刷等により識別記号を付していた。また、プリント基板の外形の一部に切り欠き等の凹凸を設け、鉛フリー半田を使用するプリント基板と鉛入り半田を使用するプリント基板とを外形形状の相違により識別していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８４７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、電子機器に対する小型化の要請は強く、電子機器の小型化を実現すべく、電子部品を実装するためのプリント基板には表面実装技術が広く用いられるようになってきた。また、プリント基板に実装される電子部品自体の形状も小型化される傾向にある。このような事情からプリント基板の両面に電子部品を高密度に表面実装した場合、電子部品を実装した後では、プリント基板の表面に空きスペースはほとんどないのが実情である。したがって、シルク印刷等によりプリント基板の表面に識別記号を付すとしても、肉眼で瞬時に判読可能な大きさの識別記号を付すことは困難となる。一方、肉眼でも判読可能なように大きな識別記号を付すと、部品実装前はともかく、部品実装後においては識別記号が部品に隠れることとなってしまう。いずれにせよプリント基板の表面に識別記号を付しても肉眼では容易に判読することができないという問題があった。
【００１０】
また、プリント基板の外形の一部に切り欠き等の凹凸を設け、鉛フリー半田を使用するプリント基板と鉛入り半田を使用するプリント基板を外形形状の相違により識別する方法においても、プリント基板自体が小型化すると、プリント基板の外形に設けることができる凹凸の大きさにも限界があり、肉眼で瞬時に判別することは困難であった。このように、従来採用されていたいずれの識別方法によっても、鉛フリー半田を使用したプリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板とを肉眼によって瞬時に判別することは困難であった。その結果、鉛フリー半田を使用したプリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板とを誤認するという問題も少なからず発生する可能性がある。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、鉛入り半田を使用するプリント基板との識別が容易なプリント基板及びプリント基板の製造方法並びにプリント基板の識別方法を提供することを課題とする。特に鉛フリー対応プリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板とを肉眼で瞬時に識別可能なプリント基板の識別方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、プリント基板の表面またはプリント基板に実装する部品の表面に感熱変化物質を取り付けたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、プリント基板の表面またはプリント基板に実装する部品の表面に感熱変化物質を取り付けた後で半田付けを行うことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、プリント基板の表面またはプリント基板に実装する部品の表面に感熱変化物質を取り付けた後で半田付けを行うことにより鉛フリー半田対応プリント基板と鉛入り半田対応プリント基板とを識別することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載のプリント基板によれば、プリント基板の表面またはプリント基板に実装する部品の表面に感熱変化物質を取り付けたことから、感熱変化物質の変色により半田付け後の鉛フリー対応プリント基板と鉛入り半田対応プリント基板とを容易に識別することができる。
【００１６】
請求項２記載のプリント基板の製造方法によれば、プリント基板の表面またはプリント基板に実装する部品の表面に感熱変化物質を取り付けた後、半田付けを行うこととしたので、感熱変化物質の変色によりプリント基板の半田付け温度の履歴を容易に確認できる。
【００１７】
請求項３記載のプリント基板の識別方法によれば、感熱変化物質の変色により、鉛入り半田対応プリント基板と鉛フリー対応プリント基板とを確実に識別することができ、信頼性の高い電子機器の品質管理が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例を示すプリント基板の平面図であり、図２は本発明の実施例を示すプリント基板の側面図である。図１に示すようにプリント基板には半田付けにより数多くの電子部品が実装される。プリント基板１に電子部品２を実装する際には、回路パターンに対応したステンレス鋼製のメタルマスクとスキージィ（図示せず）を用いて電子部品２が載置される回路パターンたるランド上にクリーム半田が塗布され、その後メタルマスクを取り除くことにより電子部品２が載置されるランド上だけにクリーム半田が残るよう処理される。このような工程を経た後、マウンター等によりプリント基板１上の所定位置に電子部品２が載置される。そして、プリント基板１上の所定位置に必要な電子部品２が載置された後、プリント基板１はリフロー炉内に入れられて使用する半田の融点以上の温度に昇温され、半田付けされる。
【００１９】
ここで、鉛フリー対応プリント基板に用いる半田と、鉛入り半田対応プリント基板に用いる半田とでは融点が異なる。鉛入り半田として広く用いられているＰｂ−Ｓｎ共晶半田の融点は１８３℃ であるのに対し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕを主成分とする鉛フリー半田の融点は２１７〜２１９℃ であり、略３５℃ 程度の開きがある。
【００２０】
以上、半田付け作業について鉛フリー半田と鉛入り半田の違いについて説明したが、結局、鉛フリー半田を使用したプリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板とでは、半田付け作業のみならず、使用する電子部品も異なることから、プリント基板の半田付け作業から完成品検査に至るまで、鉛フリー対応プリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板とを確実に管理する必要がある。したがって、鉛フリー半田を使用したプリント基板と鉛入り半田を使用したプリント基板との識別は目視にて瞬時にできることが重要である。
【００２１】
そこで、本発明においてはプリント基板１に電子部品２を半田付けする際、プリント基板１の表面またはプリント基板１に実装する部品２の表面に感熱変化物質３を取り付けて、実際の半田付けが行われた温度を認識可能とした。具体的には図１に示すようにプリント基板１の表面に不可逆性感熱変化物質３を取り付けるか、プリント基板１に実装する部品２の表面に不可逆性感熱変化物質３を取り付ける。
【００２２】
ここで、不可逆性感熱変化物質３は所定温度雰囲気中に所定時間以上曝されると変色し、いったん変色した後では雰囲気温度が低下した場合であっても、そのまま変色した色を保持するものであり、公知技術に属するものである。これらの不可逆性感熱物質３については、すでに多くの文献が開示されている。たとえば特開２００３−３１５１６７号公報には、無機系材料や有機系化合物を用いた温度履歴検知用不可逆的熱変色表示体が開示されている。また、特開２００１−２７２２８３号公報には、試薬として分離された複数の酵素や酵素基質を用い、該酵素と酵素基質が一定温度範囲内において発色反応を起こす性質を利用した温度履歴インジケータが開示され、さらに特開平１１−２４８５４８号公報には、形状記憶樹脂を用いた温度管理ラベルが開示されている。市販されている商品には、例えば日油技研工業株式会社のサーモラベルがある。
【００２３】
本発明は、温度履歴インジケータとしての不可逆性感熱変化物質３をプリント基板１の表面またはプリント基板１に実装する部品２の表面に取り付けるだけで済むという極めて簡便な手法により、プリント基板１の半田付け温度の履歴を把握できるものである。すなわち、プリント基板１の表面のうち電子部品２を取り付けない部位に不可逆性感熱変化物質３を貼付するか、または比較的大きな表面を有する電子部品２の表面に不可逆性感熱変化物質３を貼付することでプリント基板１の半田付け温度を把握することができる。
【００２４】
通常、プリント基板１表面への電子部品２の載置作業は常温環境下で行われる。その後、電子部品２が載置されたプリント基板１をリフロー炉内において使用する半田の融点以上の温度条件下、一定時間保持して半田付け作業を行う。その際、プリント基板１の表面またはプリント基板１に実装する部品の表面に取り付けられた不可逆性感熱変化物質３が変色する。そして、いったん変色した不可逆性感熱変化物質３の色は、プリント基板１をリフロー炉内から取り出して温度が常温まで低下しても、そのまま保持されることになる。このようにして不可逆性感熱変化物質３の変色によりプリント基板１の半田付け作業温度を把握することができる。
【００２５】
先述したように、鉛フリー半田の融点と鉛入り半田の融点との間には約３５℃の差がある。この融点差に対応して実際の半田付け温度にも開きがある。鉛入り対応プリント基板を用いた一般的なリフロー半田付け作業のピーク温度は２２０℃前後であるのに対し、鉛フリー半田対応プリント基板を用いた半田付け作業のピーク温度は２４０℃前後である。したがって、例えば変色温度が２３０℃の不可逆性感熱変化物質３を使用すると、２２０℃前後の半田付け温度では変色しないが、２３０℃を超える半田付け温度では変色することになる。すなわち、鉛入り半田を用いたプリント基板の半田付け温度では変色しないが、鉛フリー半田を用いたプリント基板の半田付け温度では変色することになる。そして、不可逆性感熱変化物質３の変色状態は半田付け作業終了後もそのまま保持される。このようにして半田付けにより電子部品２が実装されたプリント基板１について、２３０℃以下の温度で半田付け作業が行われたのか、それとも２３０℃を超える温度で半田付け作業が行われたのかを極めて容易に判断することができる。したがって、不可逆性感熱変化物質３の変色により電子部品２実装後の鉛フリー対応プリント基板と鉛入り半田対応プリント基板とを容易に識別することができる。また、不可逆性感熱変化物質３の変色によりプリント基板１の半田付け温度の履歴を容易に確認できる。さらに、鉛入り半田対応プリント基板と鉛フリー対応プリント基板とを確実に識別することができ、信頼性の高い電子機器の品質管理が可能になる。
【００２６】
以上、本発明を実施例に基づいて説明をしたが、本発明は種々の変形実施をすることができる。例えば上記実施例においては、電子部品２を実装するプリント基板１は両面実装基板を用いて説明をしたが、本発明は両面実装基板に限定されるものではなく、片面実装基板についても適用できることは言うまでもない。また、プリント基板１は多層基板からなるものであってもよい。さらに、本発明はリフロー半田付けではなくフロー半田付けにも適用できる。なお、本発明においてプリント基板１の表面とは、図１に示すプリント基板１の面に限定されるものではなく、図１に示す裏面や側面をも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例を示すプリント基板の平面図である。
【図２】本発明の実施例を示すプリント基板の側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  プリント基板
２  部品（電子部品）
３  感熱変化物質（不可逆性感熱変化物質）
【図１】
2007073604.tif 000003
【図２】
2007073604.tif 000004